第四章-Si、Cl.ppt

第一节硅,第四章非金属及其化合物,二氧化硅（SiO2）,1、存在：石英和沙子天然的分为结晶形和无定形两类，统称硅石。结晶形有石英晶体水晶、玛瑙,二氧化硅（SiO2）,SiO2晶体的四面体结构,2、结构：P7475SiO2晶体是立体网状结构的晶体。3、物理性质：熔点高，硬度大，无色透明的是水晶，不溶于水的固体。,4、化学性质：酸性氧化物的通性,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,二氧化硅（SiO2）,盛碱液的试剂瓶用橡胶塞,4、化学性质：弱氧化性特性,二氧化硅（SiO2）,-与氢氟酸反应，刻蚀玻璃,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,二氧化硅（SiO2）,5、用途制光导纤维、石英玻璃、石英钟表等；制造电子工业中的重要部件、光学仪器、高级工艺品、眼镜片、精密仪器、轴承、耐磨器皿等；制作装饰品。,二氧化硅（SiO2）,6、危害,在隧道开凿，石英粉加工等工作环境下易形成含有二氧化硅的粉尘，人长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（旧称矽肺）。,性质：弱酸，比碳酸酸性弱，溶解度小。相关概念：硅酸溶胶、硅酸凝胶、硅酸干凝胶-硅胶实验4-1：制取硅酸溶胶,硅酸（H2SiO3）P76,Na2SiO3+2HCl=H2SiO3（胶体）+2NaCl,是由硅、氧和金属组成的化合物的总称，自然界分布极广。性质：结构复杂的固体，大多不溶于水，化学性质稳定。硅酸钠：可溶于水，水溶液俗称水玻璃，可制备硅胶和木材防火剂。实验4-2：水玻璃防火实验,硅酸盐P77,一、半导体材料与单质硅,导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料。最早使用的是Ge，现在是Si、Se、Ga等。,2、根据C和Si的结构，预测非金属Si的性质？,1、什么是半导体材料？,C、Si原子的最外层均为4个电子，既不易得电子也不易失去电子，Si主要形成+4价化合物。,硅（Si）P79,1、含量和存在：地壳中含量（26.3%）仅次于氧，居第2位；在自然界只以化合态存在，常见的有二氧化硅和硅酸盐。2、晶体结构：单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅的结构跟金刚石相似，是立体网状结构的晶体。,硅（Si）,3、物理性质：晶体硅是灰黑色，有金属光泽，熔、沸点高，硬而脆的固体，是重要的半导体材料。4、化学性质：常温下化学性质不活泼，只与F2、HF、强碱反应Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4+2H2Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2,硅（Si）,4、化学性质：加热条件下，与某些非金属反应,（俗称金刚砂）,硅（Si）,5、工业制法自然界中没有游离态的硅，主要有SiO2和硅酸盐,高纯硅的一般纯度要求达到99.9999%，甚至达到99.9999999%以上。,硅（Si）,6、用途制造晶体管、集成电路、硅整流器太阳能电池硅合金钢：含硅4-变压器铁芯含硅15-耐酸钢,单晶硅及抛光硅片,生产原料：纯碱、石灰石、石英（Na2CO3、CaCO3、SiO2）生产设备：玻璃熔炉反应原理：主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或表示为：Na2OCaO6SiO2主要特性：非晶体，无固定的熔点,硅酸盐和无机非金属材料玻璃,身边的化学有色玻璃简介,1、普通玻璃，从侧面看时显绿色，为什么？,答：原料中混有二价铁,2、有色玻璃能显示不同的颜色，为什么？,答：原料中加入了不同的氧化物，红色玻璃中加入的是氧化亚铜（Cu2O），蓝色玻璃中加入的是氧化钴（Co2O3），光学玻璃中是加入了（PbO）制成的。,变色玻璃中加入了AgBr（AgI）,生产原料：石灰石、黏土（CaCO3、Al2O32SiO22H2O）生产设备：水泥回转窑主要成分：3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O3主要特性：水泥具有水硬性,硅酸盐和无机非金属材料水泥,玻璃与水泥,纯碱（Na2CO3）石灰石（CaCO3）石英（SiO2）,主要：石灰石、粘土辅助：石膏,复杂物理化学变化,Na2SiO3CaSiO3SiO2,3CaOSiO2硅酸三钙、2CaOSiO2硅酸二钙、3CaOAl2O3铝酸三钙,生产原料：黏土（Al2O32SiO22H2O）生产设备：陶瓷窑生产过程：混合-成型-干燥-烧结-冷却主要性质：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型,硅酸盐和无机非金属材料陶瓷,陶瓷,分类：高温结构陶瓷（Si3N4、SiC等）生物陶瓷（ZrO2、CaO-Na2O-SiO2-P2O5）压电陶瓷（BaTiO3、PbTiO3）,我国著名的陶器产地：江苏宜兴江西景德镇,问题陶瓷具有哪些优点？,抗氧化、抗酸碱性、耐高温、绝缘、易成型等,1、下列化合物中属于纯净物的是：（）、Na2CO310H2OB、水泥C、纯净的盐酸D、普通玻璃,A,2、与普通玻璃相比具有相同组成的是：（）A、钢化玻璃B、光学仪器玻璃C、石英玻璃D、有色玻璃,A,练习,3、下列物质中有固定熔点的是：（）A、水泥B、玻璃C、Na2OSiO2D、水玻璃,C,4、熔融烧碱应选用的器皿是：（）A、石英坩埚B、生铁坩埚C、普通玻璃坩埚D、陶瓷坩埚,B,练习,5、制造水泥的主要原料是：（）制造玻璃的主要原料是：（）石英石灰石纯碱粘土A、B、C、D、,C,A,练习,富集在海水中的元素氯,第四章第2节,海洋,海洋中含盐量约为3%。,海洋所含盐中主要为NaCl，NaCl有成盐元素Cl元素,2富集在海水中的元素-氯,氯原子结构：,活泼的黄绿色气体-氯气,舍勒发现氯气的方法至今还是实验室制取氯气的主要方法之一。请写出舍勒发现氯气的化学反应方程式。,阅读与思考,重庆发生氯气泄漏爆炸事故,氯气是一种有毒的气体。,农田被氯气熏黄,氯气的物理性质,通常：氯气是黄绿色，有刺激性气味，有毒，易液化，比空气重，溶于水的气体。,问题：如果你所在的二楼发生氯气泄漏，请问你是向楼上跑还是向楼下跑？,氯气的化学性质,与金属单质反应(Fe/Cu/Na)与非金属单质反应(H2/P/S)与水的反应?与碱的反应?,预测：,与氧气相似,实验1：铁与氯气的反应观察把灼热发红的铁丝放进氯气瓶里有何现象?当集气瓶注入少量水后观察溶液的颜色。,红热的铁丝在氯气中剧烈燃烧,瓶中充满红棕色的烟,加水形成黄色溶液,氯气与金属单质的反应,现象,+3,实验2：铜与氯气的反应把灼热发红的铜丝放进氯气瓶里后有何现象?当集气瓶注入少量水后观察溶液的颜色。,红热的铜丝在氯气中剧烈燃烧,瓶中充满棕黄色的烟,加水形成蓝色溶液（浓度不同颜色不同）,现象,烟：固体小颗粒分散在空气中上述烟即是CuCl2、FeCl3的颗粒,思考:,1.氯气能与金属钠反应吗?反应产物、现象?2.没有氧气参加的反应也能称为燃烧吗?什么叫燃烧?3.FeCl3和CuCl2能用它们的金属与盐酸反应制取吗？,1.钠的活泼性强，氯气能与钠反应；白烟产生。2.发光发热的剧烈的化学反应都叫燃烧。3.不能。,氢气在氯气中继续燃烧火焰呈苍白色瓶口有白雾产生,实验：氢气与氯气的混合气体在强光下现象：释放大量的热，发生爆炸。,思考:用哪种方法制盐酸呢?,现象,氯气与非金属单质的反应,实验3：氯气与氢气的反应P83图416观察把燃烧的氢气放进氯气瓶里有何现象?,探究预测,氯气能与水反应吗?氯气与水反应的产物可能是什么？如何鉴定?,设计:酸性、Cl特性鉴定试剂：氯水、镁条、石蕊溶液、硝酸银溶液（稀硝酸）、红纸条；仪器：试管、胶头滴管、砂纸,实验探究,实验探究：氯气与水的反应,氯水与镁条的反应,氯水与硝酸银的反应,氯水与石蕊试液的反应,氯气与红纸条的反应,有无色气泡产生,氯水显酸性，而且较强,生成了白色不溶于稀硝酸沉淀,氯水中含有Cl,溶液先变红色后红色褪去,氯水呈酸性且有漂白性,干燥红纸条不变色；湿润变为白色,氯气不具有漂白性;氯水具有漂白性,氯气与水发生了化学反应生成了盐酸和一种特殊的化合物（次氯酸）,Cl2+H2O=HCl+HClO,1、氯气与水全部反应吗？,氯气能溶于水，溶解的氯气中有一部分与水反应,2、氯水中有哪些物质？有哪些分子和离子？,3、HClO性质如何？,Cl2、H2O、盐酸、HClO,次氯酸(HClO)是一种弱酸,比碳酸弱；不稳定性，易分解出氧气；2HClO=2HCl+O2强氧化性(漂白剂、消毒剂),H2O、Cl2、HClO；H+、Cl、ClO、OH(极少),思考:,久置氯水:H+/Cl-/H2O,Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClOCa(ClO)2+2HCl=CaCl2+2HClO,漂白粉有效成分,二氧化氯(ClO2),ClO2漂白是Cl2的2.63倍,是高效、广谱、安全的杀菌消毒剂。防止了Cl2的致畸、致癌、致突变的可能。,氯气与氢氧化钠的反应,漂白原理,氯气与某些盐的反应,Cl2+Na2S=S+2NaCl,Cl2+2KI=2KCl+I2,Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2,Cl2+2FeCl2=2FeCl3,结论,氯气化学性质十分活泼:、能与大多数金属反应,如铁、钠、铜、锰、镍、锌、钾等反应。、也能与很多非金属反应,如氢气、红磷等。、还能水、碱、盐等反应。,【重点突破】,氯气的性质,1、用坩埚钳夹住一束铜丝，灼热后立即放入充满氯气的集气瓶，观察到的现象为（）A.白雾B.白色烟雾C.棕色的烟D.苍白色火焰,想一想,C,2、关于氯气的描述中正确的是（）氯气以液态形式存在时可称作氯水B.红热的铜丝在氯气中燃烧生成蓝色固体CuCl2C.氯气参加的化学反应必须在溶液中进行D.钠在氯气中燃烧生成白色固体NaCl,想一想,D,想一想,3.下列物质中属于纯净物的是（）A.氯水B.盐酸C.液氯D.漂白粉,C,想一想,4、将过量的Cl2通入紫色石蕊试液中，然后放在日光下照射，整个过程发生的现象是（）A.溶液变红色B.溶液先变红色，又慢慢褪色，光照后又变紫色C.溶液直接变无色D.溶液先变红，又慢慢褪色，光照后仍呈无色,D,想一想,5、工业上不生产次氯酸而生产漂白粉主要是因为（）A.次氯酸是弱酸，漂白能力弱于漂白粉B.漂白粉是固体，次氯酸是液体C.次氯酸盐比次氯酸稳定D.漂白粉能和酸反应,C,原子结构和元素性质相似的氟、氯、溴、碘等元素称为卤族元素(简称卤素)。,卤族元素,卤族元素：,易挥发,易升华,紫黑色固体,微溶,橙色,微溶,棕黄色,易溶,褐色,易溶,橙红色,易溶,紫红色,易溶,橙红色,深红棕色液体,卤素单质的物理性质,溴易挥发：水封保存碘易升华：分离提纯,利用溶质在互不相溶溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一溶剂所组成的溶液里提取出来的方法。,实验1：向溴水中注入少量的CCl4，振荡，观察现象实验2：向碘水中注入少量的CCl4，振荡，观察现象,物质的分离方法萃取,1、Cl2、Br2、I2发生间的置换反应：,2NaBrCl2=2NaCl+Br2,2NaICl2=2NaCl+I2,2NaIBr2=2NaBr+I2,用CCl4萃取,氧化性：Cl2Br2I2还原性：I-Br-Cl-,2、碘单质(I2)化学特性:使淀粉溶液变蓝。,卤素单质的化学性质,卤素单质Cl2、Br2、I2的化学性质,回忆Cl2的化学性质？,金属、非金属、水、碱,可与金属反应，生成卤化物(MXa)；可与氢气反应，生成卤化氢(HX)；可与水反应(HX、HXO)；可与碱反应(NaX、NaXO、H2O)。特性反应：碘跟淀粉的反应卤素单质之间的置换反应,卤素离子Cl、Br、I的检验,1、Cl-、Br-、I：NaClAgNO3=NaNO3AgCl(白)NaBrAgNO3=NaNO3AgBr(浅黄)KIAgNO3=KNO3AgI(黄)沉淀颜色不同，且沉淀均不溶于稀HNO32、Br-、I：加入氯水后震荡，再滴入少许四氯化碳，四氯化碳层呈现橙红、紫红色。3、I：加入氯水后再加淀粉溶液，观察是否变蓝。,海水中溴的提取,2NaBrCl2=2NaCl+Br2,工业上如何提取溴？,氧化,溴化银和碘化银感光性,单质银在极细颗粒时，呈现黑色，所以AgBr、AgI光照时变黑。,2AgBr2Ag+Br2（摄像技术）2AgI2Ag+I2（人工降雨）,1.方志敏烈士生前在狱中曾用米汤（内含淀粉）给鲁迅先生写信，鲁迅先生收到后，为了看清信中的内容，使用的化学试剂是。A、碘化钾B、碘酒C、碘酸钾D、碘化钾淀粉试液,B,随堂练习,2、贮存液溴时，应在液溴上面加少量的水，其作用是（）A、防止溴腐蚀玻璃;B、防止溴挥发C、防止溴被氧化而变质D、防止溴变成固态,B,随堂练习,3.向含有NaBr和KI的混合溶液中通入过量的Cl2充分反应，将溶液蒸干，并灼烧所得的物质，最后剩余的固体是。A、NaCl和KIB、NaCl、KCl和I2C、KCl和NaBrD、KCl和NaCl,D,随堂练习,练习：,1.在常温下以固体单质存在的卤素是（）（A）F2（B）Cl2（C）Br2（D）I2,2.做过碘升华实验的烧杯壁上的碘,应用洗涤。久盛石灰水的试剂瓶上的白色斑迹用洗涤。碘化钾中含有少量的碘，除去的方法是。,3.实验室保存溴常在盛溴的试剂瓶里加入一些水,其目的是（）A.防止液溴挥发B.便于制取溴水C.避免溴被氧化D.防止试剂升华,A,4.如何鉴别溴水和碘水。,CCl4层显紫色的为碘水，显橙色的为溴水。滴加淀粉溶液，显蓝色的为